Azionamento elettromagnetico: tipi, scopo, principio di funzionamento

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Nell'applicazione di meccanismi di azionamento compatti, produttivi e funzionali oggi, quasi tutte le aree dell'attività umana, dall'industria pesante ai trasporti e alle famiglie, sono interessate. Questo è anche il motivo del costante miglioramento dei concetti tradizionali di power unit, che, pur migliorando, non cambiano il dispositivo fondamentale. I sistemi di base più popolari di questo tipo includono un azionamento elettromagnetico, il cui meccanismo di lavoro viene utilizzato sia in apparecchiature di grande formato che in piccoli dispositivi tecnici.

Assegnazione unità

In quasi tutte le applicazioni target, questo meccanismo funge da organo esecutivo del sistema. Un' altra cosa è che la natura della funzione svolta e il grado della sua responsabilità nell'ambito del processo lavorativo complessivo possono cambiare. Per esempio,nelle valvole di intercettazione, questo azionamento è responsabile della posizione attuale della valvola. In particolare, a causa del suo sforzo, la sovrapposizione assume la posizione di uno stato normalmente chiuso o aperto. Tali dispositivi sono utilizzati in vari sistemi di comunicazione, che determinano sia il principio di funzionamento che le caratteristiche protettive del dispositivo. In particolare, l'unità elettromagnetica di scarico fumi è inserita nell'infrastruttura del sistema antincendio, strutturalmente agganciata ai condotti di ventilazione. L'alloggiamento dell'azionamento e le sue parti operative critiche devono essere resistenti alle alte temperature e ai contatti dannosi con gas termicamente pericolosi. Per quanto riguarda il comando da eseguire, l'automazione di solito funziona quando vengono rilevati segni di fumo. L'unità in questo caso è un mezzo tecnico per regolare il flusso di fumo e combustione.

Una configurazione più complessa per l'utilizzo di attuatori elettromagnetici avviene nelle valvole multivia. Si tratta di una sorta di collettore o di sistemi di distribuzione, la cui complessità risiede nel controllo simultaneo di interi gruppi di unità funzionali. In tali sistemi viene utilizzato un attuatore per valvola elettromagnetica con la funzione di commutare i flussi attraverso gli ugelli. Il motivo della chiusura o dell'apertura del canale possono essere determinati valori del fluido di lavoro (pressione, temperatura), intensità del flusso, impostazioni del programma per il tempo, ecc.

Design e componenti

L'elemento di lavoro centrale dell'azionamento è il blocco solenoide, che è formato da una bobina cava enucleo magnetico. Le connessioni elettromagnetiche di comunicazione di questo componente con altre parti sono fornite da piccoli raccordi interni con valvole di comando a impulsi. Nello stato normale, il nucleo è sostenuto da una molla con uno stelo che poggia sulla sella. Inoltre, un tipico dispositivo di azionamento elettromagnetico prevede la presenza di un cosiddetto sostituto manuale della parte operativa, che assume le funzioni del meccanismo nei momenti di sbalzo o di completa assenza di tensione. Ulteriori funzionalità possono essere fornite, fornite tramite segnalazione, elementi ausiliari di bloccaggio e fissatori della posizione del nucleo. Ma poiché uno dei vantaggi di questo tipo di unità è la loro piccola dimensione, per ottimizzare, gli sviluppatori cercano di evitare un'eccessiva saturazione del design con i dispositivi secondari.

Il principio di funzionamento del meccanismo

Nei dispositivi di potenza sia magnetici che elettromagnetici, il ruolo del mezzo attivo è svolto dal flusso magnetico. Per la sua formazione viene utilizzato un magnete permanente o un dispositivo simile con possibilità di connessione puntuale o disconnessione della sua attività modificando il segnale elettrico. L'organo esecutivo inizia a funzionare dal momento in cui viene applicata la tensione, quando la corrente inizia a fluire attraverso i circuiti del solenoide. A sua volta, il nucleo, all'aumentare dell'attività del campo magnetico, inizia il suo movimento rispetto alla cavità dell'induttore. In re altà, il principio di funzionamento dell'azionamento elettromagnetico si riduce proprio alla conversione dell'energia elettrica inmeccanico per mezzo di un campo magnetico. E non appena la tensione scende, entrano in gioco le forze della molla elastica, che riporta il nucleo al suo posto e l'indotto di trasmissione prende la sua posizione normale originale. Inoltre, per regolare le singole fasi della trasmissione della forza in complessi azionamenti multistadio, è possibile attivare ulteriormente gli azionamenti pneumatici o idraulici. In particolare, rendono possibile la generazione primaria di energia elettrica da fonti di energia alternative (acqua, vento, sole), riducendo il costo del flusso di lavoro delle apparecchiature.

Azione attuatore elettromagnetico

Lo schema di movimento del nucleo di azionamento e la sua capacità di funzionare come unità di potenza in uscita determinano le caratteristiche delle azioni che il meccanismo può eseguire. Va subito notato che nella maggior parte dei casi si tratta di dispositivi con lo stesso tipo di movimenti elementari della meccanica esecutiva, che raramente sono integrati con funzioni tecniche ausiliarie. Su questa base, l'azionamento elettromagnetico è suddiviso nei seguenti tipi:

• Rotatorio. Nel processo di applicazione della corrente, viene attivato un elemento di potenza, che fa una svolta. Tali meccanismi sono utilizzati nelle valvole a sfera ea maschio, nonché nei sistemi di valvole a farfalla.
• Reversibile. Oltre all'azione principale, è in grado di fornire un cambiamento nella direzione dell'elemento di potenza. Più comune nelle valvole di controllo.
• Spingendo. Questo attuatore elettromagnetico svolge un'azione di spinta, che viene utilizzata anche nella distribuzione evalvole di ritegno.

Dal punto di vista della soluzione strutturale, l'elemento di potenza e il nucleo potrebbero essere parti diverse, il che aumenta l'affidabilità e la durata del dispositivo. Un' altra cosa è che il principio di ottimizzazione richiede la combinazione di più attività all'interno della funzionalità di un componente tecnico al fine di risparmiare spazio e risorse energetiche.

Raccordi elettromagnetici

Gli organi esecutivi dell'unità possono lavorare in diverse configurazioni, eseguendo determinate azioni necessarie per il funzionamento di una particolare infrastruttura di lavoro. Ma in ogni caso, la sola funzione dell'elemento centrale o di forza non sarà sufficiente a fornire un effetto sufficiente in termini di adempimento del compito finale, con rare eccezioni. Nella maggior parte dei casi è richiesto anche un collegamento di transizione, una sorta di traslatore dell'energia meccanica generata dalla meccanica azionata direttamente al dispositivo target. Ad esempio, in un sistema di trazione integrale, una frizione elettromagnetica agisce non solo come un trasmettitore di forza, ma come un motore che collega rigidamente le due parti dell'albero. I meccanismi asincroni hanno anche la propria bobina di eccitazione con poli pronunciati. La parte principale di tali giunti è realizzata secondo i principi dell'avvolgimento del rotore di un motore elettrico, che conferisce a questo elemento le funzioni di convertitore e traslatore di forza.

Nei sistemi più semplici ad azione diretta, il compito di trasmettere la forza è svolto da cuscinetti a sfere standard, unità girevoli e di distribuzione. Specificol'esecuzione e la configurazione dell'azione, nonché l'interconnessione con il sistema di azionamento, è attuata in diverse modalità. Spesso vengono sviluppati schemi individuali per interfacciare i componenti tra loro. Nella stessa frizione di trasmissione elettromagnetica, un'intera infrastruttura è organizzata con il proprio albero di metallo, collettori rotanti, collettori e barre di rame. E questo senza contare la disposizione parallela dei canali elettromagnetici con le espansioni polari e i contorni della direzione delle linee del campo magnetico.

Parametri operativi dell'azionamento

Lo stesso design con uno schema operativo tipico può richiedere il collegamento di capacità diverse. Inoltre, i modelli tipici dei sistemi di azionamento differiscono per carico di potenza, tipo di corrente, tensione, ecc. L'attuatore per elettrovalvola più semplice funziona a 220 V, ma possono esserci anche modelli con un design simile, ma che richiedono il collegamento a reti industriali trifase a 380 V. I requisiti di alimentazione sono determinati dalle dimensioni del dispositivo e dalle caratteristiche del nucleo. Il numero di giri del motore, ad esempio, determina direttamente la quantità di energia consumata e con essa le proprietà di isolamento, gli avvolgimenti e i parametri di resistenza. Concretamente parlando dell'infrastruttura elettrica industriale, il progetto di integrazione dell'azionamento per impieghi gravosi dovrebbe considerare la forza di trazione, le caratteristiche del circuito di messa a terra, lo schema di implementazione del dispositivo di protezione del circuito, ecc.

Sistemi di azionamento modulari

Più comuniil fattore di forma strutturale per la produzione di meccanismi di azionamento basati sul principio di funzionamento elettromagnetico è il blocco (o aggregato). Questo è un dispositivo indipendente e alquanto isolato che è montato sul corpo del meccanismo di destinazione o anche un'unità di azionamento separata. La differenza fondamentale tra tali sistemi sta nel fatto che le loro superfici non vengono a contatto con le cavità dei ponticelli di alimentazione transitoria e, inoltre, con gli elementi di lavoro degli organi esecutivi delle apparecchiature target. Almeno, tali contatti non richiedono l'adozione di misure a tutela di entrambe le strutture. Il tipo a blocco di un azionamento elettromagnetico viene utilizzato nei casi in cui le unità funzionali devono essere isolate dall'influenza negativa dell'ambiente di lavoro, ad esempio dai rischi di danni da corrosione o esposizione alla temperatura. Per fornire un legame meccanico, viene utilizzata la stessa armatura isolata come uno stelo.

Caratteristiche dell'unità integrate

Un tipo di azionamenti elettromagnetici che agiscono come parte integrante del sistema di lavoro, formando con esso un'unica infrastruttura di comunicazione. Di norma, tali dispositivi hanno dimensioni compatte e peso ridotto, che consente loro di essere integrati in una varietà di strutture ingegneristiche senza un impatto significativo sulle loro caratteristiche funzionali ed ergonomiche. D' altra parte, l'ottimizzazione del dimensionamento e la necessità di ampliare le possibilità di legatura (collegamento diretto all'attrezzatura) limita i creatori nel fornireelevato grado di protezione di tali meccanismi. Pertanto, si stanno pensando a tipiche soluzioni isolanti economiche, come la separazione dei tubi ermetici, che aiutano a proteggere gli elementi sensibili dagli effetti aggressivi dell'ambiente di lavoro. Le eccezioni includono valvole per vuoto con azionamento elettromagnetico in una custodia di metallo, a cui sono collegati raccordi in plastica ad alta resistenza. Ma questi sono già modelli ingranditi specializzati che hanno una protezione completa contro fattori tossici, termici e meccanici.

Aree di applicazione del dispositivo

Con l'aiuto di questa unità, vengono risolti i compiti di supporto meccanico di potenza di vari livelli. Nei sistemi più critici e complessi, i raccordi senza pressacavo vengono utilizzati per controllare i dispositivi elettromagnetici, aumentando il grado di affidabilità e le prestazioni delle apparecchiature. In questa combinazione, le unità sono utilizzate nelle reti di gasdotti di trasporto e comunicazione, nella manutenzione di impianti di stoccaggio di prodotti petroliferi, nell'industria chimica, presso stazioni e impianti di lavorazione in vari settori. Se parliamo di dispositivi semplici, nella sfera domestica è comune un azionamento elettromagnetico per ventilatori per sistemi di alimentazione e scarico. I meccanismi di piccolo formato trovano posto anche in impianti idraulici, pompe, compressori, ecc.

Conclusione

A condizione che la struttura del meccanismo di azionamento sia adeguatamente progettata, sulla base di elementi elettromagnetici, puoi ottenere abbastanza profittifonte di forza meccanica. Nelle migliori versioni, tali dispositivi si distinguono per un'elevata risorsa tecnica, un funzionamento stabile, un consumo energetico minimo e una flessibilità in termini di combinazione con vari attuatori. Per quanto riguarda le debolezze caratteristiche, si manifestano in una bassa immunità al rumore, che è particolarmente pronunciata nel funzionamento dell'azionamento elettromagnetico dell'interruttore su linee elettriche ad alta tensione con una tensione di 10 kV. Tali sistemi, per definizione, necessitano di una protezione speciale contro le interferenze elettromagnetiche. Inoltre, a causa della complessità tecnica e strutturale dovuta all'uso di un meccanismo a leva incernierata con uno spintore e un fermo di tenuta nell'interruttore, è necessario un collegamento aggiuntivo di dispositivi elettrici di protezione per eliminare i rischi di cortocircuito nei circuiti.